Bonjour, Dans mon cours on me demande de déduire la proportion naturelle (en %) de chaque isotope. Qu'est-ce que la proportion naturelle et comment suis-je censé résoudre ce problème ? Merci

Bonjour, Pour résoudre ce problème, tu dois disposer de données. Par exemple, on peut te donner la répartition molaire des isotopes, et te demander de calculer la répartition massique. Dans ce cas, tu utiliseras les masses molaires des différents isotopes pour passer de l'une à l'autre. Essaye de le faire avec ces données : Dans la nature, sur 100 atomes de chlore, 76 sont des atomes de chlore 35, et 24 seul de chlore 37. Les autres isotopes de Cl sont présents en trop faible quantité pour être pris en compte. Quel est le pourcentage massique de chlore 35 ?

Quel est la masse meleculaire de Ag

Ag, l'argent n'est pas une molécule mais un atome, il faut donc regarder dans le tableau périodique des éléments (=des atomes)

commment caluculer la masse minimale de HCl 0,01mol

La question n'a pas de sens. Masse minimale dans quelles conditions?

Calculer le volume d'un réactif

On part de quelles données concernant ce réactif? La masse?

Contenu principal

Cours : Chimie > Chapitre 3

Leçon 2: Stœchiométrie et bilan de matière

Stœchiométrie et bilan de matière

Google Classroom

Introduction

Une équation chimique équilibrée donne les mêmes informations qu'une recette de cookies au chocolat. On y trouve les réactifs (les ingrédients), qui se combinent pour former les produits (les cookies). Grâce aux coefficients stœchiométriques, la réaction nous indique aussi dans quelles proportions combiner les réactifs pour obtenir une certaine quantité de produits (comme la recette qui nous indique combien d'œufs utiliser pour une fournée de cookies).

Ces proportions sont la stœchiométrie de la réaction. Ce mot vient du grec ancien stoicheion ("élément") et metron ("mesure"). Dans cet article, nous allons voir comment utiliser la stœchiométrie d'une équation équilibrée pour déterminer les quantités de réactifs consommées, et de produits formés, lors d'une réaction chimique.

Équations équilibrées et fractions molaires

On peut traduire la stœchiométrie d'une réaction en termes de fraction molaire : c'est le rapport entre le nombre de moles de deux substances pour la réaction chimique considérée. Ce rapport s'écrit en utilisant les coefficients de ces deux substances dans l'équation chimique équilibrée. Par exemple, si on étudie la réaction entre l'oxyde de fer (III) et l'aluminium solide :

{Fe}_{2} O_{3} (s) + 2 Al (s) \to 2 Fe (l) + {Al}_{2} O_{3} (s)

D'après les coefficients de cette équation,

1

mole de

Fe_{2} O_{3}

réagit avec

2

moles d'

Al

, ce qui produit

2

moles de

Fe

1

mole d'

Al_{2} O_{3}

. Une façon d'écrire la relation entre

Fe_{2} O_{3}

Al

est d'utiliser ce ratio :

1 {mole de Fe}_{2} O_{3} : 2 moles d’Al

En utilisant ce ratio, on peut calculer le nombre de moles d'

Al

qu'il faut pour faire réagir complètement une certaine quantité de

{Fe}_{2} O_{3}

, et vice-versa. En général, les ratios molaires permettent de faire correspondre les quantités de deux substances intervenant dans une réaction chimique, que ces substances soient des réactifs ou des produits. Voyons ce que ça donne dans l'exemple suivant, où on travaille uniquement sur les réactifs.

Exemple : Utiliser un rapport molaire pour calculer la masse d'un réactif

Soit l'équation suivante, non équilibrée :

NaOH (a q) + H_{2} SO_{4} (a q) \to H_{2} O (l) + Na_{2} SO_{4} (a q)

Quelle masse (en grammes) de $NaOH$ ‍ faut-il pour consommer complètement $3, 10$ ‍ grammes de $H_{2} SO_{4}$ ‍ ?

Avant toute chose : il faut équilibrer cette équation ! On compte, du côté des réactifs,

1

atome de

Na

, mais il y en a

2

du côté des produits. Commençons par indiquer un

2

devant

NaOH

. Les

Na

sont équilibrés, comptons alors les

H

: il y en a désormais

4

dans les réactifs, mais seulement

2

dans les produits. On résout cela en plaçant un

2

devant

H_{2} O

. Vérifions enfin qu'il y a le même nombre de

O

de chaque côté : c'est bien le cas, il y en a

6

dans les réactifs (

2

dans les

2

NaOH

, et

4

dans le

H_{2} SO_{4}

), et aussi

6

dans les produits. On obtient alors l'équation équilibrée :

2 NaOH (a q) + H_{2} SO_{4} (a q) \to 2 H_{2} O (l) + Na_{2} SO_{4} (a q)

Maintenant que cette équation est équilibrée, attaquons-nous au problème. Il faut déterminer la masse de

NaOH

nécessaire pour consommer complètement

3, 10

grammes de

H_{2} SO_{4}

. Procédons par étapes :

Étape 1 : Passer de la masse de réactif donnée au nombre de moles

Puisque le lien entre la quantité de

H_{2} SO_{4}

et celle de

NaOH

est donné en moles (dans l'équation équilibrée), on utilisera le ratio molaire. Pour cela, on a besoin de la quantité de

H_{2} SO_{4}

en moles, et non en grammes. Pour convertir ces

3, 10

grammes de

H_{2} SO_{4}

en moles, on utilise la masse molaire du

H_{2} SO_{4}

(qui vaut

98, 08 g / mol

) :

3, 10 {g H}_{2} {SO}_{4} \times \frac{1 {mole de H}_{2} {SO}_{4}}{98, 08 {g H}_{2} {SO}_{4}} = 3, 16 \times 10^{- 2} {moles de H}_{2} {SO}_{4}

Étape 2 : Utiliser le ratio molaire pour trouver le nombre de moles de l'autre réactif

Maintenant que nous connaissons la quantité de

H_{2} SO_{4}

exprimée en nombre de moles, passons des moles de

H_{2} SO_{4}

aux moles de

NaOH

grâce au ratio molaire. D'après l'équation équilibrée, il faut

2

moles de

NaOH

pour chaque mole de

H_{2} SO_{4}

. Le ratio molaire est donc :

\frac{2 moles de NaOH}{1 {mole de H}_{2} {SO}_{4}}

On obtient le nombre de moles de

NaOH

, notre inconnue, en multipliant le nombre de moles de

H_{2} SO_{4}

par ce ratio molaire :

3, 16 \times 10^{- 2} {moles de H}_{2} {SO}_{4} \times \frac{2 moles de NaOH}{1 {mole de H}_{2} {SO}_{4}} = 6, 32 \times 10^{- 2} moles de NaOH

En gardant les unités dans ce processus, on sait dans quel sens écrire le ratio molaire : il faut que les moles de

H_{2} SO_{4}

s'éliminent pour qu'à la fin il ne reste que des moles de

NaOH

. Cette méthode est basée sur l'analyse dimensionnelle (pour en savoir plus, il y a cette vidéo sur l'analyse dimensionnelle).

Étape 3 : Passer du nombre de moles de l'autre réactif à sa masse

Ce qui est demandé, c'est la masse de

NaOH

en grammes, donc il faut encore convertir ces

6, 32 \times 10^{- 2}

moles de

NaOH

en grammes. À nouveau, on utilisera la masse molaire, mais cette fois la masse molaire de

NaOH

(qui vaut

40, 00 g / mol

) :

6, 32 \times 10^{- 2} moles de NaOH \times \frac{40, 00 g NaOH}{1 mole de NaOH} = 2, 53 g NaOH

Finalement, il faut $2, 53 g$ ‍ de $NaOH$ ‍ pour consommer complètement $3, 10$ ‍ grammes de $H_{2} SO_{4}$ ‍ par cette réaction.

Remarque : On peut rassembler ces 3 étapes en une seule relation, comme illustré ci-dessous :

\begin{aligned} \underset{⏟}{3, 10 {g H}_{2} {SO}_{4} \times \frac{1 {mole de H}_{2} {SO}_{4}}{98, 08 {g H}_{2} {SO}_{4}}} \times \underset{⏟}{\frac{2 moles de NaOH}{1 {mole de H}_{2} {SO}_{4}}} \times \underset{⏟}{\frac{40, 00 g NaOH}{1 mole de NaOH}} = 2, 53 g NaOH \\ Étape 1 Étape 2 Étape 3 \\ {Nombre de moles de H}_{2} {SO}_{4} Ratio molaire Masse de NaOH \end{aligned}

Attention : avec cette méthode, il faut être très rigoureux avec les unités !

À retenir

Grâce à l'équation chimique équilibrée, on connaît le rapport numérique entre les quantités de moles de chacune des substances impliquées dans la réaction. On peut ainsi écrire les ratios molaires, ce qui nous permet de déterminer des quantités de certaines substances en fonction des données. C'est cela, résoudre un problème de stœchiométrie !

Pour aller plus loin et résoudre des problèmes de stœchiométrie dans des réactions non complètes, voici la suite, sur les réactifs limitants et le rendement de réaction!

Cet article a été adapté des articles suivants :

"Chemical Reactions" sur UC Davis ChemWiki, CC BY-NC-SA 3.0
"Stoichiometry and Balancing Reactions" sur UC Davis ChemWiki, CC BY-NC-SA 3.0
"Reaction Stoichiometry" de Boundless Chemistry, CC BY-SA 4.0

L'article modifié est distribué sous licence CC BY-NC-SA 4.0 .

Autres références :

Zumdahl, S. S., and Zumdahl, S. A. (2014). The Concept of Limiting Reactant. In Chemistry (9th ed., pp. 108–114). Belmont, CA : Brooks/Cole.

Vous souhaitez rejoindre la discussion ?

Connectez-vous

Trier par :

Priya Ponchon de St André
Posté il y a il y a un an. Lien direct vers le message de Priya Ponchon de St André «Bonjour, Dans mon cours o ... »
Bonjour,
Dans mon cours on me demande de déduire la proportion naturelle (en %) de chaque isotope.
Qu'est-ce que la proportion naturelle et comment suis-je censé résoudre ce problème ?
Merci
Bouton qui renvoie à la page de connexionBouton qui renvoie à la page de connexion
(2 votes)
Réponse
- Elisabeth
  Posté il y a il y a 10 mois. Lien direct vers le message de Elisabeth «Bonjour, Pour résoudre ce ... »
  Bonjour,
  Pour résoudre ce problème, tu dois disposer de données. Par exemple, on peut te donner la répartition molaire des isotopes, et te demander de calculer la répartition massique.
  Dans ce cas, tu utiliseras les masses molaires des différents isotopes pour passer de l'une à l'autre.
  
  Essaye de le faire avec ces données :
  Dans la nature, sur 100 atomes de chlore, 76 sont des atomes de chlore 35, et 24 seul de chlore 37. Les autres isotopes de Cl sont présents en trop faible quantité pour être pris en compte.
  Quel est le pourcentage massique de chlore 35 ?
  Bouton qui renvoie à la page de connexion
  (3 votes)
bakayoko19971
Posté il y a il y a 3 ans. Lien direct vers le message de bakayoko19971 «Quel est la masse melecul ... »
Quel est la masse meleculaire de Ag
Bouton qui renvoie à la page de connexionBouton qui renvoie à la page de connexion
(1 vote)
Réponse
- PERCE-NEIGE
  Posté il y a il y a un an. Lien direct vers le message de PERCE-NEIGE «Ag, l'argent n'est pas un ... »
  Ag, l'argent n'est pas une molécule mais un atome, il faut donc regarder dans le tableau périodique des éléments (=des atomes)
  Bouton qui renvoie à la page de connexion
  (2 votes)
isabelle.marechal
Posté il y a il y a 4 ans. Lien direct vers le message de isabelle.marechal «commment caluculer la mas ... »
commment caluculer la masse minimale de HCl 0,01mol
Bouton qui renvoie à la page de connexionBouton qui renvoie à la page de connexion
(0 vote)
Réponse
- PERCE-NEIGE
  Posté il y a il y a un an. Lien direct vers le message de PERCE-NEIGE «La question n'a pas de se ... »
  La question n'a pas de sens. Masse minimale dans quelles conditions?
  Bouton qui renvoie à la page de connexion
  (2 votes)
sritha sarveswaran
Posté il y a il y a 4 ans. Lien direct vers le message de sritha sarveswaran «Calculer le volume d'un r ... »
Calculer le volume d'un réactif
Bouton qui renvoie à la page de connexionBouton qui renvoie à la page de connexion
(0 vote)
Réponse
- PERCE-NEIGE
  Posté il y a il y a un an. Lien direct vers le message de PERCE-NEIGE «On part de quelles donnée ... »
  On part de quelles données concernant ce réactif? La masse?
  Bouton qui renvoie à la page de connexion
  (2 votes)

Vous comprenez l'anglais ? Cliquez ici pour participer à d'autres discussions sur Khan Academy en anglais.